Прибор на основе GaInAsSb светодиодов для измерения содержания воды в нефти

Прибор на основе GaInAsSb светодиодов для измерения содержания воды в нефти = Device based on GaInAsSb LEDs for measurement of water concentration in oil / Д. М. Кабанов и др. // Приборы и методы измерений : научно-технический журнал. - 2017. – Т. 8, № 2. – С. 142-150.

Abstract

Изготовление приборов на основе полупроводниковых излучателей является важным направлением применения оптического абсорбционного метода для детектирования жидких сред. Целью данной работы являлось создание прибора для измерения содержания воды в нефти на основе GaInAsSb светодиодов. Датчик измерения концентрации воды в нефти включает 3 светодиода на различные длины волн и один широкополосный фотоприемник. Использование светодиодов на основе GaInAsSb кристаллов позволило получить высокоэффективный и точный прибор для измерения концентрации воды в нефти. Предложен способ измерения анализируемой среды с помощью проточной кюветы, учитывающий неоднородность распределения водонефтяной эмульсии. Полный цикл измерения концентрации воды в нефти состоял в измерении поглощения излучения от каждого из трех светодиодов в течение 10 с, усреднении результатов и сравнении с калибровочной кривой. Разработан прибор на основе селективного оптического абсорбционного метода детектирования для измерения содержания воды в нефти. В качестве источников излучения использованы светодиоды, излучающие в диапазоне от 1,6 до 2,4 мкм. Результаты экспериментов показали, что используемый метод позволяет производить измерения концентрации воды в нефти в диапазоне от 0,2 до 40 % с погрешностью не более 2 %. Установлены технические требования и параметры работы используемых свето- и фотодиодов, а также необходимость использования проточной кюветы для анализируемой среды. Показана возможность использования одного прибора для различных сортов нефти, а также нефтепродуктов при проведении предварительной калибровки.

Abstract in another language

The main object of the work was developed the device based on GaInAsSb diodes for measurement water content in oil. Optical absorption method was used in this device. Three LEDs emitting in the range from 1.6 to 2.4 мm, and one wide-band GaSb/GaInAsSb/GaAlAsSb photodiode were used as sources of radiation and detectors. The device was developed on the basis of selective optical absorption method of detection for measuring water content in oil. As sources of radiation, LEDs emitting in the range from 1.6 to 2.4 мm were used. The results of the experiments showed that the method used makes it possible to measure the water concentration in oil in the range from 0.2 to 40% with an relative error of not more than 2 %. The technical requirements and operating parameters of the used light and photodiodes were established. Investigations of the dependence of the luminescence spectra of LEDs on temperature have shown the importance of using thermal control on the sources and detectors of radiation. The possibility of using one device for different types of oil, as well as oil products during preliminary calibration were shown in the paper. The importance of using a rotary pump for mixing and pumping the analyzed medium and a flow cell was established.